導体 (物理的)について詳しく解説

物理学では、導体は絶縁体とは対照的に、2 つのシステム間のエネルギー交換を可能にする材料です。私たちは、電気伝導体熱伝導体を区別します。

電気

一般的な

電気において、導体は移動する電荷キャリアを含む材料です。

この導体が電場の影響を受けないとき、またはより一般的には静電気理論で説明される状況では、電荷キャリアはランダムな動きによって動かされます。これは、電流が観測されないことを意味します。静電平衡状態にあること (静電平衡状態にある導体を参照)。

電場が印加されると、電荷キャリアの動きが部分的に規則的になり、電流が観察されます。

拡張すると、導体は、あるから別の点に電流を流すために使用される、低抵抗の電気または電子部品です。

また、電線、ケーブル、トラックバーストラップコードなどのオブジェクトを指して導体とも言います。

導体 (物理的)について詳しく解説

材料

  • 導電性材料としては、金属、電解質(またはイオン溶液)、プラズマなどが挙げられます。

(*一部の非金属固体 (グラファイトなど) には導電性があることにも注意してください。

  • 完璧なドライバーは存在しません。一般的にはオーミック導体です。
  • 半導体は特殊なケースであり、その導電性は外部の物理的条件に依存します。
  • 別の種類の導体は超伝導体です。これは、特定の条件下でオーム抵抗が厳密にゼロになる導体です。
    • 「臨界温度」と呼ばれる特定の温度以下では、特定の材料が超伝導体になります。これらの材料は常温では必ずしも良好な導体であるわけではないことに注意してください。
    • 現在、最高臨界温度は 138 K、つまり -135°C です。
導体 (物理的)について詳しく解説

熱伝導体は、熱伝導率の高い材料です。

  • 熱を伝導するために熱伝導体が使用されます。この機能では、導体を熱媒体と呼びます。この役割は、多くの場合、流体(液体または気体) に割り当てられます。
  • 熱伝導体は、特にラジエーターの熱を排出または分散するためにも使用されます。
    • カロリーを生成するシステムの過度の加熱を避けるために、後者を一般に大気中に排出する。
    • 建物 (家庭内の快適さ) または製品 (工業プロセス) を加熱するため。

最良の熱伝導体は金属と特定の液体です。

熱伝導と電気伝導の関係

良好な電気伝導体は良好な熱伝導体でもあり(金属の場合)、良好な電気絶縁体は良好な断熱体でもあります。

これは、両方の現象にフォノン、つまり材料の振動の「波束」が関与しているという事実から来ています。単純化するために、物質の原子が相互に振動し、これらの振動が移動する塊のようなパケットに集中しているとします。

電気抵抗の現象は、フォノンによる電子のブレーキによって引き起こされます。固体の温度はその振動エネルギーを表すため、熱伝導現象はフォノンの生成とその動きで構成されます。

したがって、この2つがリンクしていることは理にかなっています。

しかし、電気絶縁体であるダイヤモンドは優れた熱伝導体でもあることが観察されています。これは、熱伝導率が、導電体の場合には電子とフォノンの相互作用だけでなく、フォノンとフォノンの相互作用の間の一連の相互作用によって決定されるという事実によって説明される。ダイヤモンドは、その構成要素 (炭素) が非常に軽い原子であるため、熱をよく伝導し、その強い相互作用によってネットワーク全体に振動をよく伝えます。

導体 (物理的)について詳しく解説
  1. Leiter (Physik) – allemand
  2. Konduktanto – espéranto
  3. Juht (füüsika) – estonien
  4. کئچیریجی – South Azerbaijani
  5. পরিবাহী (দ্ব্যর্থতা নিরসন) – bengali
  6. Conductor – catalan

導体 (物理的)について詳しく解説・関連動画

サイエンス・ハブ

知識の扉を開け、世界を変える。